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高效率的风扇控制电路

时间:03-17 来源:互联网 点击:

为消除听得到的噪声,要求选择适当的C1,将开关调节器的振荡频率设置在超声波频率范围内(50kHz)。50kHz的振荡频率可提供较高效率,而无需使用大尺寸电感。考虑到最小输出电压为5V,选择L1为50μH。

风扇的输出电压为VOUT=1.25V×(1+R2/R1),其中R1是R1A与R1B的并联电阻值。U1的输出为100Hz的漏极开路信号,当占空比等于100%时,PWM输出关闭漏极开路输出晶体管,即断开R1B与电路的连接。此时,风扇电压为VOUT=1.25V×(1+3.6kΩ/1.2kΩ)=5V。当占空比为0%时,PWM输出为低电平,R1为R1A(1.2kΩ)和R1B(600Ω)的并联阻值,等于400Ω,此时风扇电压为VOUT=1.25V[(1+3.6kΩ)/400Ω]=12.5V。

实际的输出电压会略微降低,因为U1的PWM输出不是以真正的地为参考,实际参考电压为输出晶体管导通电阻Rds乘以2mA(即U2第5引脚上的基准电压1.25V除以R1B的阻值600Ω)。按照上述讨论,当占空比为0%时,输出电压为12.5V;当占空比为100%时,输出电压为5V。通常还可以利用控制位反转PWM的输出极性,来轻松获得相反的结果。

但占空比为50%时,C4平滑PWM输出。大的容值有助于减小纹波,但会增加响应时间。为平衡响应时间和纹波指标,建议选择1μF电容。

当第5引脚上的电压超过1.25V时,U2的滞后反馈信号将关闭输出。由于采用了简单的RC滤波电路,当C4电压超过U2的基准电压时,在占空比为50%时可以关闭输出。这种效应可以通过增大输出电容C2进行补偿。C2在负周期为风扇供电。为选择正确的电容值,必须进行实验,因为该值与转速计工作时的最低电压、最小占空比、风扇噪声等因素有关。

在图2中,基于10%的最小占空比、1V输出纹波电压,选择C2的容值为470μF,它在12V时可吸收175mA电流。当然也可以选择更大容值的电容,但其成本高且尺寸大。大多数风扇通常允许一定的电压纹波,关键是不能使风扇的驱动电压太低,以致转速计的工作没有保障,或者风扇的电压调节产生噪声。

最后需要强调的是,图2电路在调节风扇转速时比图1电路具有更高效率。图3对这两种电路的效率进行了比较。

图3:线性稳压型风扇控制效率(绿色)与开关型风扇控制效率(紫色)的对比。

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